Đồ án Cung cấp điện
Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực dân cư theo số liệu phụ tải
cho trước
CHƯƠNG I
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
I. Lời nói đầu:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học – kỹ thuật, điện năng là một
nguồn năng lượng không thể thiếu. Công nghiệp sản xuất tiêu thụ điện năng
ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực trong nền kinh tế quốc dân. Công nghiệp
điện là nền tảng và là động lực để kinh tế xã hội nâng cao đời sống nhân
dân.
Với nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, đòi hỏi ngành công nghiệp
năng lượng điện phải đáp ứng kịp thời theo sự phát triển đó. Hệ thống điện
ngày càng phức tạp và việc thiết kế cung cấp có nhiệm về đề ra những
phương án cung cấp điện hợp lý và tối ưu. Một phương án cung cấp điện tối
ưu sẽ giảm được chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện và chi phí vận hành
tổn thất điện năng đồng thời là hệ thống vận hành đơn giản, thuận tiện trong
quá trình sửa chữa.
Đối với sinh viên ngành điện việc làm những đồ án thiết kế và cung
cấp điện là những bước thực tập rất cần thiết, nó giúp sinh viên từng bước
tiếp cận với thực tế công việc sau này.
Do đây là lần đầu làm đồ án lớn nên không tránh khỏi những hạn chế
thiếu xót về tài liệu tham khảo, tra cứu và quá trình tính toán (sử dụng bảng
tính excel, cách làm tròn số của mỗi phép tính …) cũng như kinh nghiệm
thực tế, vì vậy em rất mong thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để rút kinh
nghiệm và hoàn thiện hơn về kiến thức của môn học.
1
Đồ án Cung cấp điện
II. Nhiệm vụ:
Đề tài: Thiết kế mạng điện và trạm biến áp tiêu thụ cho khu vực
dân cư theo số liệu phụ tải cho trước

thiết bị điện hay các hộ tiêu thụ điện năng.
Có nhiều phương pháp tổng hợp phụ tải. Ở đây ta sử dụng phương
pháp hệ số đồng thời:
∑∑
==
==
10
1
10
1
cos
i
idt
i
idttt
SKPKP
ϕ
;
Từ bảng thông số các điểm phụ tải:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
S
i
(KVA) 50 60 25 10 20 40 30 25 35 80
Ta có:
W375)80352530402010256050.(8,0.9,0cos.
10
1
KSKP
i
idttt

% = 4%; I
o
% = 5%
Kích thước: 1535x930x1625
Trọng lượng: 1695 KG
3
Đồ án Cung cấp điện
II. Chọn điểm đặt trạm biến áp và xây dựng công suất máy biến áp
1. Vị trí đặt trạm biến áp:
Vị trí đặt trạm biến áp phải thỏa mãn các điều kiện:
• Đặt tải trung tâm phụ tải
• Thuận lợi đối với nguồn cung cấp
• An toàn, liên tục
• Thao tác, vận hành, quản lý dễ dàng
• Tiết kiệm vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ nhất
• Nếu bán kính cung cấp điện > 0,8 Km, ta chọn 2 trạm biến áp. Vị trí
trạm biến áp được xác định theo công thức:
∑
∑
∑
∑
=
=
=
=
==
10
1
10
1

1
10
1
10
1
i
i
i
ii
i
i
i
ii
S
YS
P
YP
Y
Theo bảng thông số các điểm phụ tải:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
S
i
(KVA) 50 60 25 10 20 40 30 25 35 80
X
i
1,8 0,2 0,4 0,5 1,4 1,7 1,8 2 0,5 0,1
Y
i
1,8 1,5 0,8 1,3 1,5 0,2 0,1 0,5 1,7 0,1
91,0

• Nhóm I:
W126)3520106050.(8,0.9,0cos.
5
1
KSKP
i
idtttI
=++++==
∑
=
ϕ
KVA
P
S
tt
BttI
5,157
8,0
126
cos
===
ϕ
Chọn máy biến áp:
S
đm
= 180KVA; U
CA
= 22KV; U
HA
= 0,4KV; ∆P

cos
===
ϕ
Chọn máy biến áp:
S
đm
= 200KVA; U
CA
= 22KV; U
HA
= 0,4KV; ∆P
o
= 530W;
∆P
N
= 3450W; U
N
% = 4%; I
o
% = 5%
Kích thước: 1290x780x1450
Trọng lượng: 885 KG
5
Đồ án Cung cấp điện
III. Sơ đồ nối điện
Hình 2: Sơ đồ nối điện
Chiều dài các đoạn dây:
Nhóm I Nhóm II
[T
1

(2) 60KVA
(4) 10KVA
(5) 20KVA
(9) 35KVA
X
Y
0
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
0,5
1,0
1,5
2,0
1
T1
T2
(3) 25KVA
(8) 25KVA
(6) 40 KVA
(7) 30KVA
(10) 80KVA
6
Đồ án Cung cấp điện
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN DÂY DẪN
I. Phần cao áp

Để tính toán tiết diện dây dẫn cho đường dây cao áp, ta chọn phương
pháp tính toán tiết diện dây dẫn theo chỉ tiêu kinh tế.
Với T
max

1
= 157,5 + 180 = 337,5 KVA; S
2
= 180 KVA;
L
1
= 2,5Km;

L
2
= 1,4Km;
Suy ra ta có:
)(9,6)(6,7

.3
1
2
21
2211
22
mmFA
LL
LSLS
U
I
n
td
=⇒=
+
+

o
= 1,4.1,38 = 1,93 (Ω)
⇒
X
2
= L
2
.x
o
= 1,4.0,37 = 0,52 (Ω)
Hao tổn điện áp thực tế trên đường dây:
)(09,66
22
52,0.180.6,093,1.180.8,093,0.5,337.6,045,3.5,337.8,0

V
U
XQRP
U
tt
=
+++
=
+
=∆
∑ ∑
Như vậy dây dẫn ta chọn thỏa mãn.
7
Đồ án Cung cấp điện
II. Phần hạ áp

, 1], [T
1
, 4], [T
1
, 5], [T
1
, 9, 2]
• Tính tiết diện dây dẫn lộ [T
1
, 9, 2]:
)(768,0.608,0.35
]9,[
1
KWP
T
=+=
)(576,0.606,0.35
]9,[
1
KVArQ
T
=+=
)(488,0.60
]2,9[
KWP
==
)(366,0.60
]2,9[
KVArQ
==

∆
=
∑
γ
Chọn dây A 400
r
o
= 0,008 Ω/Km
x
o
= 0,37 Ω/Km
)(95,32
4,0
37,0.36,0.3637,0.38,0.57008,0.36,0.48008,0.38,0.76

V
U
XQRP
U
tt
=
+++
=
+
=∆
∑ ∑

(thỏa mãn)
• Tính tiết diện dây dẫn lộ [T
1

T
==
)(94,24
4,0
95,0.35,0.30
.
V
U
XQ
U
cp
===∆
∑
)(06,1594,2440][ VUUU
cpcpacp
=−=∆−∆=∆
)(20099,198
06,15.4,0.7,31
1000.95,0.40

.
2
mm
UU
lP
F
acp
≈==
∆
=

S
(KVA)
P
(KW)
Q
(KVAr)
∆U
cp
(V)
∆U
acp
(V)
F (mm
2
) DD
r
o
(Ω/Km
)
x
o
(Ω/Km
)
∆U
tt
(V)
[T
1
,1] 0,95 50 40 30 24,94 15,06 198,96 A 240 0,132 0,347 37,26
[T

1
1
0,4 KV
∆
Ucp% = 10%
50 KVA
cos
ϕ
= 0,8
0,4 KV
Ucp% = 10%
2
T
0,75 Km
40 KVA
cos
ϕ
= 0,8
0,14 Km
7
6
30 KVA
cos
ϕ
= 0,8
∆
9
Đồ án Cung cấp điện
)(426,0.306,0.40
]6,[

1000).14,0.2475,0.56(

.
2
mm
UU
lP
F
acp
≈=
+
=
∆
=
∑
γ
Chọn dây A 400
r
o
= 0,008 Ω/Km
x
o
= 0,37 Ω/Km
)(38,32
4,0
37,0.14,0.1837,0.75,0.42008,0.14,0.24008,0.75,0.56

V
U
XQRP

U
XQ
U
cp
===∆
∑
)(89,2911,1040][ VUUU
cpcpacp
=−=∆−∆=∆
)(63.40
89,29.4,0.7,31
1000.77,0.20

.
2
mm
UU
lP
F
acp
==
∆
=
∑
γ
Chọn dây A 50
r
o
= 0,64 Ω/Km
x

10
Đồ án Cung cấp điện
sTương tự ta tính tiết diện dây dẫn cho các lộ còn lại và kết quả được cho ở
bảng dưới đây:
L
(Km)
S
(KVA)
P
(KW)
Q
(KVAr)
∆U
cp
(V)
∆U
acp
(V)
F (mm
2
) DD
r
o
(Ω/Km
)
x
o
(Ω/Km
)
∆U

= 0,8
(10) 80KVA cos
ϕ
= 0,8
(6) 40KVA cos
ϕ
= 0,8
(7) 30KVA cos
ϕ
= 0,8
A50 0,77Km
A70 1,08Km
A400 0,86Km
A400 0,75Km
A400 0,14Km
A400 0,38Km
(9) 35KVA cos
ϕ
= 0,8
(2) 60KVA cos
ϕ
= 0,8
A400 0,36Km
(5) 20KVA cos
ϕ
= 0,8
(4) 10KVA cos
ϕ
= 0,8
(1) 50KVA cos

= 22KV; U
HA
= 0,4KV; ∆P
o
= 530W;
∆P
N
= 3150W = 3,15 KW; U
N
% = 4%; I
o
% = 5%
Đường dây A25: r
o
= 1,38 Ω/Km; x
o
= 0,37 Ω/Km; L = 0,49 Km;
Sơ đồ thay thế:
)(016,010.
180
4,0.15,3
10.
.
3
2
2
3
2
2
Ω==

N
1
22 KV
0,4 KV
A25 0,49 Km
R
X
R X
B
B d
d
N
1
C
12
Đồ án Cung cấp điện
)(676,038,1.49,0.
Ω===
od
rLR
)(181,037,0.49,0.
Ω===
od
xLX
Tổng điện trở và điện kháng toàn mạch là:
)(692,0676,0016,0
Ω=+=+=
Σ
dB
RRR

U
I
B
NTC
====
2. Với trạm biến áp T
2
:
Số liệu máy biến áp:
S
đm
= 200KVA; U
CA
= 22KV; U
HA
= 0,4KV; ∆P
o
= 530W;
∆P
N
= 3450W = 3,45 KW; U
N
% = 4%; I
o
% = 5%
Đường dây A50: r
o
= 0,64 Ω/Km; x
o
= 0,354 Ω/Km; L = 0,77 Km;

4,0.4
10.
%.
2
2
Ω===
dm
dm
N
B
S
UU
X
N
1
22 KV
0,4 KV
A50 0,77 Km
R
X
R X
B
B d
d
N
1
C
13
Đồ án Cung cấp điện
)(493,064,0.77,0.

Z
U
I
N
===
Σ
Ngắn mạch trên thanh cái:
)(6,6)(28,6598
035,0.3
400
.3
KAA
Z
U
I
B
NTC
≈===
II. Chọn các thiết bị chính cho trạm biến áp theo sơ đồ nối điện
1. Phía cao áp:
a) Chọn cầu dao, cầu chì tự rơi, dây chảy:
Chọn máy cắt
Trạm biến áp T
1
:
)(9,5
22.3
180
.25,125,1 KAIII
dmBAqtBAcb

200
.25,125,1 KAIII
dmBAqtBAcb
====
Chọn máy cắt của Siemen 8B550 có I
đm
= 25 KA
Điện kháng hệ thống:
)(56,0
25.22.3
)22.05,1(
22
Ω===
dmmc
tb
H
S
U
X
14
Đồ án Cung cấp điện
Trị số dòng ngắn mạch sau cầu chì với
AI
N
1,390
=

)(9,7171,390.3,1.2.3,1.2 AIi
Nxk
===

đm
= 24KV; I
đm
= 630A; I
N
= 16KA; I
Nmax
= 40KA
Trạm T
2
: U
đm
= 24KV; I
đm
= 630A; I
N
= 31,4KA; I
Nmax
= 80KA
b) Chọn chống sét van do Siemen chế tạo:
Loại: 3EG4; Vật liệu: SiC; U
đm
= 24 KV;
Dòng điện phóng định mức: 5KA; Vật liệu vỏ: Sứ;
2. Phía hạ áp:
a) Chọn áptômát tổng, lộ ra:
Dòng điện tính toán:
53,0
8,0.38,0.3cos 3
tttt

= 15,09(A)
Lộ [T
1
, 5]: I
tt
= 30,19(A)
Dòng điện định mức của máy
biến áp T
1
:
)(81,259
4,0.3
180
AI
dmBA
==
Trạm T
2
:
Lộ [T
2
, 6, 7]: I
tt
= 150,94(A)
Lộ [T
2
, 3]: I
tt
=37,74(A)
Lộ [T

(A) I
N
(KA)
T
1
Tổng T
1
NS400E 500 400 15
[T
1
, 9, 2] NS400E 500 400 15
[T
1
, 1] C100E 500 100 7,5
[T
1
, 4] C100E 500 100 7,5
[T
1
, 5] C100E 500 100 7,5
T
2
Tổng T
2
NS400E 500 400 15
[T
2
, 6, 7] NS225E 500 225 7,5
[T
2

=
)(6,6
2
KAI
NTCT
=
CD
22/0,4KV
TG1
TG1
TG1
CD
16
Đồ án Cung cấp điện
Trị số dòng xung kích:
)(88,1092,5.3,1.2.3,1.2
11
KAIi
NTCTxkT
===
)(13,126,6.3,1.2.3,1.2
22
KAIi
NTCTxkT
===
c) Chọn chống sét hạ áp:
Phía hạ áp, từ tủ phân phối đi ra 4 lộ với trạm biến áp T
1
và T
2

R
n
; Vậy số cọc nối đất cho mỗi cột cao áp là 1. Để đảm
bảo an toàn cho khu vực đông dân cư ta nên thực hiện nối đất cho hệ thống
lưới điện hạ áp, mỗi cột điện sử dụng một cọc nối đất.
II. Nối đất cho trạm biến áp:
Hệ thống nối đất cho trạm biến áp thực hiện các chức năng: nối đất
làm việc, nối đất an toàn, nối đất chống sét. Hệ thống sử dụng các thanh thép
góc L60x60x6 dài 2,5m, đóng sâu dưới đất 0,7 – 0,8m, được nối với nhau
bằng thanh thép dẹt 40x4mm tạo thành một vòng nối đất bao quanh trạm
biến áp, các thanh thép dẹt được hàn chặt với cọc ở độ sâu 0,8m.
Điện trở nối đất của một thanh thép góc: R
1c
= 0,00298ρ = 89,4 (Ω)
Theo số a/l = 2 ta dự đoán số cọc n = 20 cọc. Tra theo bảng phụ lục ta
có: n
c
= 0,64, n
t
= 0,4
35
4.64,0
4,89
.
1
===⇒
dc
c
Rn
R

R
R
R
c
Vậy số lượng cọc cần đóng là
125
1
≈=
cc
c
Rn
R
n
(cọc).
Ta phân bố 125 cọc theo hình vuông xung quanh trạm biến áp vậy
mỗi cạnh của trạm biến áp có 31 – 32 cọc.
18
Đồ án Cung cấp điện
III. Chọn thiết bị và sơ đồ đo lường:
Dòng điện lớn nhất của máy biến dòng là I
đmBA
.
Với trạm biến áp T
1
: I
cb
= I
đmBA
= 259,81 (A); Phụ tải thứ cấp BI gồm
Ampemét

trạm biến áp T
1
;
19
Đồ án Cung cấp điện
CHƯƠNG VI
CHỌN CÁC THIẾT BỊ CƠ KHÍ VÀ ĐƯỜNG DÂY
1. Chọn cột:
Cột điện cao áp sử dụng loại LT10 (cao 10m)
Cột điện hạ áp sử dụng loại H8,5 hoặc LT8,5 (cao 8,5m)
Dự định tại các vị trí cột xuất tuyến, cột cuối, cột góc dùng cột kép,
các vị trí trung gian dùng cột đơn.
2. Chọn xà:
Xà cột trung gian (X
1
) dài 1,1m làm bằng thép góc L63.63.6
Xà cột góc, cột cuối (X
2
) dài 1,2m làm bằng thép góc L63.63.6. Kép
xà làm bằng thép góc L50.50.5
Với các cột xuất tuyến, cột góc, cột cuối dùng xà kép, tại cột trung
gian dùng xà đơn.
3. Chọn sứ cách điện:
4. Móng cột: Để tiện cho việc thi công, tất cả các loại móng đều là móng
ngắn không cấp.
5. Néo cột - Tiếp địa:
Thực hiện bằng cách dùng thép góc L60.60.6 đóng xuống đất sâu 0,7-
0,8m, cọc dài 2,5m. Thanh nối 4mm; Dây nối đất: A35;
20
Đồ án Cung cấp điện

Máy biến áp T
1
:
KWh)(43,54653411.)
180
5,157
.(3150,08760.530,0.)(8760.
22
1
1
1
1
=+=∆+∆=∆
τ
dm
BttI
No
S
S
PPA
Máy biến áp T
2
:
)K(55963411.)
200
180
.(3450,08760.530,0.)(8760.
22
2
2

2
2
2
1
2
1
3
KWhR
U
S
R
U
S
A
dmdm
=+=+=∆
τ
2. Đường dây hạ áp (HA):
• Lộ [T
1
, 9, 2]:
)(10.807,03411].003,0.)
4,0
60
(003,0.)
4,0
95
[(
622
4

STT Lộ L (Km) S (KVA) r
o
(Ω/Km) ∆A
i
(KWh)
6 [T
1
, 1] 0.95 50 0.132 6,683.10
6
7 [T
1
, 4] 0.49 10 1.38 1,442.10
6
8 [T
1
, 5] 0.54 20 1.38 6,355.10
6
9 [T
2
, 3] 0.77 25 0.64 6,566.10
6
10 [T
2
, 8] 1.08 25 0.46 6,619.10
6
11 [T
2
, 10] 0.86 80 0.008 0,939.10
6
Vậy tổn thất điện năng của toàn mạng trong thời gian một năm:

T1
T2
(3) 25KVA
(8) 25KVA
(6) 40 KVA
(7) 30KVA
(10) 80KVA
23
Đồ án Cung cấp điện
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP
1. Hệ thống tiếp địa
2. Cáp tổng (PVC 3.150 1.95)
3. Cáp ra (PVC 3.70 1.50)
TG1: 40x4 dài 6m bằng đồng
TG2: 40x4 dài 1m bằng đồng, a = 240 mm
4. Tủ hạ áp tự tạo
A
A
A
V
WH WHR
Y
Y
24